(57)【要約】  【課題】  プラズマ成膜法により薄膜を形成する際に、容易に均一に成膜することができる成膜方法等を提供する。  【解決手段】  任意のパターンを有するマスク１３０を基板１０上に配置し、プラズマ化学気相成長法により基板１０上にフルオロカーボンを付着させて、薄膜４０を形成する成膜方法において、弱磁性体により形成されたマスク１３０を用いる。  【選択図】  図１
2006004740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意のパターンを有するマスクを基板上に配置し、プラズマ化学気相成長法により前記基板上にフルオロカーボンを付着させて、薄膜を形成する成膜方法において、
前記マスクとして、弱磁性体により形成されたマスクを用いることを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記マスクとして、常磁性体により形成されたマスクを用いることを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
前記マスクは、シリコンからなり、前記パターンは、前記シリコン上にレジストパターンを形成した後に異方性エッチング処理を施すことにより形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の成膜方法。
【請求項４】
複数の機能層が積層されて構成される表示デバイスの製造方法において、
フルオロカーボンを所定位置に配置させる撥液層を形成する工程において、請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の成膜方法が用いられることを特徴とする表示デバイスの製造方法。
【請求項５】
陽極と陽極との間に発光層が配置される表示デバイスの製造方法において、
前記陽極と前記発光層との間に配置される電子注入層を形成する工程において、請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の成膜方法が用いられることを特徴とする表示デバイスの製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の成膜方法により形成された薄膜を、所定の機能層形成材料を所定位置に配置させる撥液層として備えることを特徴とする表示デバイス。
【請求項７】
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の成膜方法により形成された薄膜を、陽極と発光層との間に配置される電子注入層として備えることを特徴とする表示デバイス。
【請求項８】
請求項４又は請求項５に記載の方法により製造された表示デバイス、或いは請求項６又は請求項７に記載の表示デバイスを表示部として備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜方法、表示デバイスの製造方法、表示デバイス、及び電子機器に関し、特に、プラズマ化学気相成長法により薄膜を形成する際に、均一に成膜する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイよりさらに薄い表示装置を作れる自発光型ディスプレイとして、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を用いた有機ＥＬディスプレイが次世代技術として注目されており、発光層材料として低分子量の有機材料を用いた低分子有機ＥＬ素子が知られている。
低分子有機ＥＬ素子は、基板上に、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子注入層、陰極を成膜することにより形成され、正孔注入層形成材料としては、一般に銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）が用いられていた。
そして、銅フタロシアニンに代えて、導電性が高く、整合性に優れ、十分な耐久性を示し、しかも密着性が良好であるフルオロカーボン重合膜を正孔注入層として用いる技術が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−１５０１７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、正孔注入層としてフルオロカーボン重合膜を形成する場合には、プラズマ化学気相成長法により成膜させるが、その成膜工程においてメタルマスク等の強磁性体マスクを使用すると、プラズマの分布にむらが発生し、フルオロカーボン重合膜が均一に成膜されないという問題があった。このため、有機ＥＬ素子の表示特性に大きな影響を与え、例えば色むら等が発生していた。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、プラズマ成膜法により薄膜を形成する際に、容易に均一に成膜することができる成膜方法等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る成膜方法、表示デバイスの製造方法、表示デバイス、及び電子機器では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、任意のパターンを有するマスクを基板上に配置し、プラズマ化学気相成長法により基板上にフルオロカーボンを付着させて、薄膜を形成する成膜方法において、マスクとして、弱磁性体により形成されたマスクを用いるようにした。この発明によれば、基板上に成膜される薄膜の膜厚を均一化することができる。そして、平坦性、耐久性、導電性に優れた薄膜を成膜することができる。
また、マスクとして、常磁性体により形成されたマスクを用いるものでは、薄膜の膜厚を良好に均一化することができる。
また、マスクがシリコン板からなり、パターンがシリコン板上にレジストパターンを形成した後に異方性エッチング処理を施すことにより形成されるものでは、所定のパターンを容易かつ高精度に形成することができる。
【０００６】
第２の発明は、複数の機能層が積層されて構成される表示デバイスの製造方法において、フルオロカーボンを所定位置に配置させる撥液層を形成する工程において、第１の発明の成膜方法を用いるようにした。この発明によれば、薄膜が撥液性を有するので、機能層形成材料をはじいて、所定位置に配置させることができる。
また、陽極と陽極との間に発光層が配置される表示デバイスの製造方法において、陽極と発光層との間に配置される電子注入層を形成する工程において、第１の発明の成膜方法を用いるようにした。この発明によれば、電子注入層が平坦になるので、表示デバイスの表示特性を向上させることができる。例えば、色むらを抑えることができる。また、耐久性、導電性に優れるので、駆動電圧が抑えられ、かつ高寿命な表示デバイスを得ることができる。
【０００７】
第３の発明は、表示デバイスが、第１の発明の成膜方法により形成された薄膜を所定の機能層形成材料を所定位置に配置させる撥液層として備えるようにした。この発明によれば、薄膜が撥液性を有するので、機能層形成材料をはじいて、所定位置に配置させることができる。
また、表示デバイスが、第１の発明の成膜方法により形成された薄膜を陽極と発光層との間に配置される電子注入層として備えるようにしたものでは、電子注入層が平坦になるので、表示デバイスの表示特性を向上させることができ、色むら等を抑えることができる。また、耐久性、導電性に優れるので、高品質な表示デバイスを得ることができる。
【０００８】
第４の発明は、電子機器が、第２の発明の方法により製造された表示デバイス或いは第３の発明の表示デバイスを、表示部として備えるようにした。この発明によれば、長寿命、低ランニングコストなどの優れた特性を備えた表示部を有するので、高品質な電子機器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の成膜方法、表示デバイスの製造方法、表示デバイス、及び電子機器の実施形態について図を参照して説明する。
［低分子有機ＥＬデバイス（表示デバイス）］
図１は、低分子有機ＥＬデバイス１００の側面断面図である。
低分子有機ＥＬデバイス１００は、陽極である画素電極３０と陰極８０との間にマトリクス状に配置された複数の画素領域を配置して構成されるものであって、画素領域（として、低分子有機材料からなる発光層６０Ｒ，６０Ｇ，６０Ｂが用いられることが特徴である。
ガラス材料等からなる基板１０の表面には、各画素領域（発光層６０Ｒ，Ｇ，Ｂ）を駆動する回路部２０が形成される。なお図１では、回路部２０の詳細構成の図示を省略している。
その回路部２０の表面には、ＩＴＯ等からなる複数の画素電極３０が、各画素領域（発光層６０Ｒ，Ｇ，Ｂ）に対応してマトリクス状に形成される。
そして、陽極として機能する画素電極３０を覆うように、フルオロカーボン膜からなる正孔注入層４０が設けられる。
更に、正孔注入層４０の表面に、ＮＰＢ（Ｎ，Ｎ−ジ（ナフタリル）−Ｎ，Ｎ−ジフェニル−ベンジデン）等からなる正孔輸送層５０が設けられる。
【００１０】
そして、正孔輸送層５０の表面には、各画素領域に対応する発光層６０（発光層６０Ｒ，Ｇ，Ｂ）がマトリクス状に形成されている。この発光層６０は、分子量が約１０００以下の低分子有機材料からなっている。具体的には、Ａｌｑ３（アルミニウム錯体）等をホスト材料とし、ルブレン等をドーパントとして、発光層６０が構成されている。
また、各発光層６０を覆うように、フッ化リチウム等からなる電子注入層７０が形成され、さらに電子注入層７０の表面には、Ａｌ等からなる陰極８０が形成されている。
なお、基板１０の端部に封止基板（不図示）が貼り合わされて、全体が密閉封止されている。
【００１１】
そして、上述した画素電極３０と陰極８０との間に電圧を印加すると、正孔注入層４０により発光層６０に対して正孔が注入され、電子注入層７０により発光層６０に対して電子が注入される。そして、発光層６０において正孔および電子が再結合し、ドーパントが励起されて発光する。このように低分子有機材料からなる発光層６０を備えた低分子有機ＥＬデバイス１００は、寿命が長く発光効率に優れるという特徴がある。
また、正孔注入層成材料として、フルオロカーボンを用いることにより、正孔注入層４０の平坦性が向上し、低電圧駆動が可能となり、耐久性が高くなる。更に有機ＥＬ装置の表示特性への悪影響が少ない、すなわち色むら等が少なくなるという特徴がある。
【００１２】
［マスク］
次に、上述した正孔注入層４０を基板１０の所定位置に形成（成膜）する際に用いられるマスクについて説明する。図２は、正孔注入層４０の形成時に用いられるマスク１３０を示す図である。
マスク１３０は、図２に示すように、複数の開口からなるパターンを有する。パターン１３２の形状としては、例えば、２インチ（対角表示領域）ディスプレイに対応するように矩形に形成される。すなわち、マスク１３０を用いることにより、後述する１枚の基板１０の所定位置に複数の正孔注入層４０が形成され、正孔注入層４０が形成された領域にそれぞれ画素領域等を積層することにより、複数の低分子有機ＥＬデバイス１００が形成される。なお、図２に示すように、パターン１３２が複数の開口を有する場合に限らず、１つの開口のみを有する場合であってもよい。また、矩形に限らず、円形等であってもよい。
マスク形成材料としては、弱磁性体、すなわち磁石に吸着しない材質が用いられる。つまり、鉄、ニッケル等のように磁石に吸着する強磁性体が除かれる。なお、弱磁性体とは、ほとんど磁性を示さない材料であるが、厳密には、金、銀、銅、亜鉛等のように磁気を近づけると微小な反発力が発生する反磁性体と、シリコン、ガラス、アルミニウム、プラスチック等のような常磁性体（非磁性体）がある。
磁石に吸着しない材質であれば、いずれの材料であってもよいが、好ましくは常磁性体、特にシリコンを用いるとよい。任意の形状のパターン１３２を形成しやすく、入手性、取り扱い性に優れ、またマスク１３０を形成した場合に、適度な剛性を確保できるという利点があるからである。
シリコン板からなるマスク１３０の場合には、シリコン板上にレジストパターンを形成し、更に異方性エッチング処理を施すことにより、パターン１３２を形成する。これにより、シリコン板上に容易かつ高精度にパターン１３２を形成することができる。
【００１３】
〔プラズマＣＤＶ装置〕
次に、正孔注入層４０をプラズマ化学気相成長法により成膜させるプラズマＣＤＶ装置１１０について説明する。図３は、プラズマＣＤＶ装置１１０の概略図である。
プラズマＣＤＶ装置１１０は、チャンバー１１１を有し、チャンバー１１１の底板にポンプ導管１１２が接続される。ポンプ導管１１２は、制御弁１１３を介してポンプ１１４に接続される。また、チャンバー１１１の側面には、気体導管１１５は連結され、気体源１１６から例えばＣＨＦ3ガスをチャンバー１１１内に導入する。なお、ＣＨＦ3ガスの流速は、制御弁１１７の開度によって調整される。
そして、発電機１２０から平面電極１１８に電力が供給され、対向する平面電極１１９との間にグロー放電を発生させる。そして、平面電極１１９の上にマスク１３０と共に載置された基板１０上に薄膜を成膜させる。
【００１４】
［低分子有機ＥＬデバイスの製造方法］
図４は、低分子有機ＥＬデバイス１００の製造工程を示す図である。
まず、表面に回路部２０が形成された基板１０の上面を覆うように、導電性材料をパターニングすることにより、画素電極３０を形成する。
【００１５】
続いて、図４（ａ）に示すように、画素電極３０上に正孔注入層４０を形成する。
まず、基板１０上に上述したマスク１３０を貼り付ける。貼り付け方法として、例えば、基板１０とマスク１３０との間に、低粘着性シート、又は熱や紫外線を照射することにより剥離可能となるシート等を配置してもよい。
次いで、上述したプラズマＣＶＤ装置１１０の平面電極１１９上に、基板１０をマスク１３０が平面電極１１８側に向くように載置する。そして、フルオロカーボンの気体流を装置内に導入すると、電界下で加速された電子によるモノマー分子の電離によってプラズマが発生する。プラズマを発生させて重合を開始させて、気体状フルオロカーボンを重合して導電性ポリマーを形成することができる。
これにより、基板１０上におけるマスク１３０のパターン１３２部分にフルオロカーボン薄膜が成膜され、正孔注入層４０が形成される。
【００１６】
次に、正孔注入層４０上に、ＮＰＢ（Ｎ，Ｎ−ジ（ナフタリル）−Ｎ，Ｎ−ジフェニル−ベンジデン）等からなる正孔輸送層５０を形成する。
そして、図４（ｂ）〜図４（ｄ）に示すように、発光層６０を蒸着方によって形成する。発光材料としては、アルミキノリノール錯体（Ａｌｑ３）などがある。
発光層６０の形成工程は、まず、図４（ｂ）に示すように、メタルマスク１４０を介して赤色の発光材料をパターニングしながら成膜して赤色の発光層６０Ｒを形成する。そして、図４（ｃ）に示すように、メタルマスク１４０をずらして、緑色の発光材料をパターニングしながら成膜して緑色の発光層６０Ｇを形成する。更に、図４（ｄ）に示すように、再びメタルマスク１４０をずらして、青色の発光材料をパターニングしながら成膜して青色の発光層６０Ｂを形成する。
【００１７】
そして、発光層６０Ｒ上に電子注入層７０と陰極８０を順に積層させることにより、図１に示すような低分子有機ＥＬデバイス１００が形成される。
このようにして、基板１０上に、複数の低分子有機ＥＬデバイス１００を製造することができる。そして、基板１０を切断して、個々の低分子有機ＥＬデバイス１００を得ることもできる。なお、最後に、基板１０の端部に封止基板（不図示）が貼り合わされて、全体を密閉封止する。
【００１８】
以上説明したように、正孔注入層４０を成膜する際に、弱磁性体からなるマスク１３０を用いることにより、強磁性体からなるマスクを用いた場合に比べて、正孔注入層４０を均一な膜厚に形成することができる。
【００１９】
図５は、同一条件により成膜させた薄膜の膜厚分布を示す実験結果（等高線図）であって、図５（ａ）は弱磁性体からなるマスク１３０を用いた場合、図５（ａ）は強磁性体からなるマスクを用いた場合（従来例）である。実験では、矩形の薄膜を４箇所、それぞれ膜厚が２００ｎｍとなるように成膜させた。
図５（ａ）に示すように、弱磁性体からなるマスク１３０を用いた場合には、膜厚が約１８０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内となり、膜厚のばらつきは±１０％程度となる。一方、図５（ｂ）に示すように、強磁性体からなるマスクを用いた場合には、膜厚が約１５０ｎｍ〜２５０ｎｍまでばらついており、特に中心部が厚く、外周部が薄くなってしまう。膜厚のばらつきは±２５％以上となる。
そして、正孔注入層４０として要求される膜厚のばらつきは、所定の膜厚に対して±２０％以内であることから、弱磁性体からなるマスク１３０を用いることにより、十分に均一な膜厚の正孔注入層４０を得ることができる。
【００２０】
［電子機器］
図６は、本発明の電子機器の実施の形態を示す図である。携帯電話（電子機器）２００は、低分子有機ＥＬデバイス１００からなる表示部２０１を備えている。他の応用例としては、腕時計型電子機器において表示部として低分子有機ＥＬデバイス１００を備える場合や、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置において表示部として低分子有機ＥＬデバイス１００を備える場合等がある。
このように、携帯電話２００は、低分子有機ＥＬデバイス１００を表示部２０１として備えているので、表示コントラストが高く、品質に優れた表示を実現することができる。
【００２１】
また、上記基板１０の材料としては、ガラスの他に、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルケトンなどのプラスチックなどの透明材料が採用可能である。
【００２２】
また、上記電極（陽極）の材料としては、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）の他に、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛−バナジウム（ＺｎＶ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）などの単体や、これらの化合物或いは混合物や、金属フィラーが含まれる導電性接着剤などが用いられる。電極の形成は、好ましくはスパッタリング、イオンプレーティング、真空蒸着法によって行われる。あるいは、スピンコータ、グラビアコータ、ナイフコータなどによる印刷や、スクリーン印刷、フレキソ印刷などを用いて画素電極を形成してもよい。
【００２３】
また、上記正孔輸送層の形成方法としては、例えば、カルバゾール重合体とＴＰＤ：トリフェニル化合物とを共蒸着して１０〜１０００ｎｍ（好ましくは、１００〜７００ｎｍ）の膜厚に形成する。他の形成方法として、例えばインクジェット法により、正孔輸送層材料を含む組成物インクを基体上に吐出した後に、乾燥処理及び熱処理を行って形成してもよい。なお、組成物インクとしては、例えばポリエチレンジオキシチオフェン等のポリチオフェン誘導体と、ポリスチレンスルホン酸等の混合物を、水等の極性溶媒に溶解させたものを用いることができる。
【００２４】
また、上記電子輸送層としては、例えば、金属と有機配位子から形成される金属錯体化合物、好ましくは、Ａｌｑ３（トリス(８−キノリノレート)アルミニウム錯体）、Ｚｎｑ２（ビス(８−キノリノレート)亜鉛錯体）、Ｂｅｂｑ２（ビス(８−キノリノレート)ベリリウム錯体）、Ｚｎ−ＢＴＺ（２−（ｏ−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾール亜鉛）、ペリレン誘導体などを１０〜１０００ｎｍ（好ましくは、１００〜７００ｎｍ）の膜厚になるように蒸着して積層したものが用いられる。
【００２５】
また、上記電極（陰極）は、例えば、積層構造からなり、下部の陰極層としては、電子輸送層あるいは発光層に効率的に電子注入を行えるように、上部の陰極層よりも仕事関数の低い金属、例えばカルシウム等が用いられる。また、上部陰極層は、下部陰極層を保護するもので、下部陰極層よりも仕事関数が相対的に大きいもので構成することが好ましく、例えばアルミニウム等が用いられる。これら下部陰極層及び上部陰極層は、例えば蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法等で形成することが好ましく、特に蒸着法で形成することが発光層の熱、紫外線、電子線、プラズマによる損傷を防止できる点で好ましい。
【００２６】
フルオロカーボン膜（正孔注入層）の調製は、Ｃ3Ｆ8、Ｃ4Ｆ10、ＣＨＦ3、Ｃ2Ｆ4及びＣ4Ｆ8からなる群より選ばれた一元気体源を使用する。または、Ｆ／Ｃ比の高いフルオロカーボンガスの一種（例えば、Ｃ2Ｆ6、ＣＦ4）と重合させるために、Ｆ／Ｃ比を低下させる水素もしくは炭化水素ガスの一種とを含む二元気体源を使用する。さらに、フルオロカーボンのプラズマにＨ2 、Ｏ2又はＮ2を添加することにより成膜プロセスを変更し、所望の機械的特性及び物理的特性を達成することもできる。
得られたフルオロカーボン膜をさらに処理してその特性を改良又は変更することができる。例えば、フルオロカーボン膜に、各種周囲条件下でアニール処理を施すこと、或いはイオン注入のような別の輻射線処理又は追加の酸素、窒素もしくは水素プラズマ処理を施すことができる。
【００２７】
本実施形態においては、フルオロカーボン膜を正孔注入層として用いる場合について説明したが、これに限らない。フルオロカーボン膜が撥液性を有することを利用してもよい。例えば、複数の機能層が積層されて構成される表示デバイスにおいて、所定の機能層を成膜する際に、フルオロカーボン膜からなる撥液膜によって機能層形成材料を所定位置に配置させるようにすることができる。
【００２８】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】低分子有機ＥＬデバイス１００の側面断面図である。
【図２】正孔注入層４０の形成時に用いられるマスク１３０を示す図である。
【図３】プラズマＣＤＶ装置１１０の概略図である。
【図４】低分子有機ＥＬデバイス１００の製造工程を示す図である。
【図５】薄膜の膜厚分布を示す実験結果である。
【図６】電子機器の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０…基板、  ３０…画素電極（陽極）、  ４０…正孔注入層（薄膜）、  ６０…発光層、  ８０…陰極、  １００…低分子有機ＥＬデバイス（表示デバイス）、  １３０…マスク（シリコン板）、  １３２…パターン、  ２００…携帯電話（電子機器）、  ２０１…表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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